CPU לעומת GPU
CPU, ראשי התיבות של Central Processing Unit, הוא המוח של מערכת מחשוב המבצעת את ה"חישובים" שניתנו כהוראות באמצעות תוכנת מחשב. לכן, לקיים מעבד יש משמעות רק כאשר יש לך מערכת מחשוב "ניתנת לתכנות" (כדי שתוכל לבצע הוראות) ועלינו לשים לב שהמעבד הוא יחידת העיבוד ה"מרכזית", היחידה ששולטת בשאר היחידות/ חלקים של מערכת מחשוב. בהקשר של היום, מעבד בדרך כלל ממוקם בשבב סיליקון בודד הידוע גם כמיקרו-מעבד. מצד שני, GPU, ראשי התיבות של Graphics Processing Unit, נועד להוריד משימות עיבוד גרפי אינטנסיביות מבחינה חישובית מהמעבד.המטרה הסופית של משימות כאלה היא להקרין את הגרפיקה ליחידת תצוגה כגון צג. בהתחשב בעובדה שמטלות כאלה ידועות וספציפיות, אין צורך לתכנת אותן, ובנוסף, משימות כאלה הן מקבילות מטבען בשל אופי יחידות התצוגה. שוב, בהקשר הנוכחי, בעוד שמעבדי ה-GPU הפחות מסוגלים ממוקמים בדרך כלל באותו שבב סיליקון שבו אתה מוצא את ה-CPU (הגדרה זו ידועה כ-GPU משולבת) אחרים, ה-GPUs בעלי היכולת והחזקים יותר נמצאים בשבב הסיליקון שלהם, בדרך כלל על PCB נפרד (Printed Circuit Board).
מה זה מעבד?
המונח CPU משמש במערכות מחשוב כבר יותר מחמישה עשורים, והיא הייתה יחידת העיבוד היחידה במחשבים המוקדמים עד שהוצגו יחידות עיבוד "אחרות" (כגון GPUs) כדי להשלים את כוח העיבוד שלה. שני המרכיבים העיקריים של מעבד הם יחידת הלוגיקה האריתמטית שלו (aka ALU) ויחידת הבקרה (aka CU). ה-ALU של מעבד אחראי על הפעולות האריתמטיות והלוגיות של מערכת המחשוב, וה-CU אחראי על שליפת תוכנית ההוראות מהזיכרון, פענוחן והוראת יחידות אחרות כגון ALU לבצע את ההוראות.לכן, יחידת הבקרה של המעבד אחראית להביא את התהילה למעבד להיות יחידת העיבוד ה"מרכזית". ה-CU כדי להביא את ההוראות מהזיכרון, ההוראות צריכות להיות מאוחסנות כתוכניות בזיכרון, ולכן, מערכת הנחיות כזו ידועה גם בשם "תוכניות מאוחסנות". יהיה ברור שה-CU לא יבצע את ההוראות, אלא יקל על אותן על ידי תקשורת עם היחידות הנכונות כגון ALU.
מהו GPU (aka VPU)?
המונח Graphics Processing Unit (GPU) הוצג בסוף שנות התשעים על ידי NVIDIA, חברה לייצור GPU, שטענה כי שיווקה את ה-GPU הראשון בעולם (GeForce256) בשנת 1999. לפי ויקיפדיה, בזמן GeForce256, NVIDIA הגדירה את ה-GPU כדלקמן: "מעבד עם שבב יחיד עם מנועי טרנספורמציה, תאורה, הגדרה/גזירה משולשים ומנועי רינדור המסוגלים לעבד מינימום של 10 מיליון מצולעים בשנייה". כמה שנים מאוחר יותר, ATI Graphics המתחרה של NVIDIA, חברה דומה אחרת, הוציאה מעבד דומה (Radeon300) עם המונח VPU for Visual Processing Unit.עם זאת, מכיוון שברור שהמונח GPU הפך פופולרי יותר מהמונח VPU.
היום מעבדי GPU פרוסים בכל מקום, כגון במערכות משובצות, טלפונים ניידים, מחשבים אישיים ומחשבים ניידים וקונסולות משחקים. GPUs מודרניים הם חזקים במיוחד במניפולציה של גרפיקה, והם עשויים לתכנות כך שניתן להתאים אותם למצבים ויישומים שונים. עם זאת, אפילו כעת, מעבדי GPU טיפוסיים מתוכנתים במפעל באמצעות מה שמכונה קושחה. באופן כללי, GPUs יעילים יותר ממעבדים עבור אלגוריתמים שבהם עיבוד של בלוקים גדולים של נתונים מתבצע במקביל. זה צפוי, מכיוון שמעבדי GPU נועדו לתפעל גרפיקה ממוחשבת, שהן מקבילות מאוד באופיים.
יש גם את המושג החדש הזה המכונה GPGPU (מחשוב תכליתי כללי ב-GPU), כדי להשתמש במעבדי GPU כדי לנצל את מקביליות הנתונים הזמינה ביישומים מסוימים (כגון ביואינפורמטיקה) ולפיכך, ביצוע עיבוד לא גרפי ב-GPU. עם זאת, הם אינם נחשבים בהשוואה זו.
מה ההבדל בין CPU ל-GPU?• בעוד שהנימוק מאחורי פריסת ה-CPU הוא לפעול כמו המוח של מערכת מחשוב, GPU מוצג כיחידת עיבוד משלימה המטפלת בעיבוד גרפי אינטנסיבי בחישוב ועיבוד הנדרש על ידי המשימה של הקרנת גרפיקה ליחידות התצוגה. • מטבעו, עיבוד גרפיקה הוא מקביל מטבעו, ולכן ניתן להקביל ולהאיץ בקלות. • בעידן של מערכות מרובות ליבות, מעבדים מתוכננים עם כמה ליבות בלבד שיכולות להתמודד עם כמה שרשורי תוכנה, אותם ניתן לנצל בתוכנת אפליקציה (הדרכה ומקביליות ברמת ה-thread). GPUs מתוכננים עם מאות ליבות, כדי לנצל את המקביליות הזמינה. |
